Processzorok Varga Attila

Történetei áttekintés Fix programozású számítógépek (huzalozott program) Tárolt programú gépek körül jelentek meg a tranzisztorok. Így már összetett, bonyolult CPU-kat tudtak gyártani. Így néztek ki az első tranzisztorok További információ:

A CPU működése Alapvető működés: –Beolvasás a memóriából –Értelmezés –Végrehajtás –Visszaírás a memóriába

Számábrázolási tartomány Jelenlegi CPU kezelési tartományok: –16 bit –32 bit –64 bit –128 bit 64 bites processzor

Órajel A CPU működését egy szinkronizációs jel határozza meg Ez általában egy periodikus szögletes hullám. CPU órajel

Utasítás-ciklus Az az idő, ami alatt a memóriából egy gépi utasítás betöltésre, dekódolásra és futtatásra kerül. Eljárások sorozata, amit a CPU végrehajt egy program összes gépi kódú utasításának futtatásához.

Párhuzamos feldolgozás párhuzamosság fajtái: –művelet szintű (ILP) –szál szintű (TLP) ILP megpróbálja növelni a futtatható műveletek arányát. További információ:

Architektúra, utasításkészlet, CPU-technológiák A processzor-architektúra jelenti a CPU felépítését, az utasításkészleteket, címzési módokat és különféle technológiákat.

Fix programú gép Csak meghatározott utasításokat képes elvégezni. Pl.: számológép Tetris gép is ilyen

Turing gép 1936-ban írta le Alan Turing a róla elnevezett Turing gépet. Ez egy alapvető szimbólum- manipuláló eszköz.

Neumann architektúra Az adatok és a műveletek ugyanazon a belső tárolóeszközön vannak elhelyezve.

Harvard architektúra A Harvard architektúra fizikailag szétválasztja a tárolást és a műveletek, illetve adatok továbbítására használt útvonalat.

Cisc és Risc Cisc: komplex utasításkészletű számítógép Risc: csökkentett utasításkészletű számítógép. További információ:

ARM architektúra 32 bites Risc processzor architektúra. Telefonokban, számológépekben, de merevlemezekben és routerekben is fellelhető. ARM processzor

Az x86 architektúra Intel által kifejlesztett micro-architektúra. Az x86-os generációk összefoglalva: x86-os processzor 1.Intel Intel Intel Intel Intel Pentium, Nx586, 5x86, 5k86, WinChip, mP6 6.Intel Pentium Pro, 8x86, K6, C3, Crusoe 7.AMD Athlon, Intel Pentium 4, C7, Efficeon 8.AMD Opteron, Athlon 64, Intel Core 2

Az x86 továbbfejlesztett változatai x86-32(IA-32) –szóhossz bővítés –lapozás támogatása x86-64(IA-32e, Intel 64) és AMD 64 –64 bites architektúra –visszafele kompatibilis Intel Core –párhuzamos utasításfeldolgozás Intel Celeron AMD Cempron Intel Pentium AMD Athlon 64

Intel generációk Pentium II (x86) Celeron 440 (x86-32) Pentium 4 (x86-64) Core

Utasításkészletek MMX –8 db 64 bites véletlen elérésű regiszter hozzáadása az x86-hoz. SSE –8db 128 bites regiszter –lebegőpontos műveletek SSE2 –64 bites SIMD lebegőpontos műveletek SSE3 –hiperszálazás kihasználása SSE4(NNI) –50 új utasítás –nem multimédia specifikus Intel Pentium MMX

Hiperszálazás Lehetővé teszi az operációs rendszernek, hogy az két logikai processzort lásson, így két folyamatszálat tud egyidejűleg működtetni. További információ:

X86 virtualizáció Általános virtuális gép implementálása x86 architektúrán. Fajtái: –szoftveres Microsoft Virtual PC Microsoft Virtual Server –hardveres Virtual PC 2007

Cool’n’Quiet és OPM Cool’n’Quiet –processzor szabályozás –energia takarékosság OPM –továbbfejlesztett Cool’n’Quiet Athlon 64-nél jelent meg először a Cool’n’Quiet technológia.

3DNow! MMX utasításkészlet SIMD lebegőpontos számítások továbbfejlesztése Vektorfeldolgozási sebesség növelése GCC++ compiler támogatja a 3DNow! utasításokat.

LaGrande(Trusted Execution) szoftveres támadások kiküszöbölése hardveres több elválasztott futtatási környezet vagy partíció Core 2 Duo E6850 TX technológiát használ További információ:

PowerNow! technológia energiatakarékosság órajel és feszültség csökkentése tétlenség esetén Cool’n’Quiet elődje AMD K6-2 processzoroknál jelent meg először

SpeedStep technológiák energiatakarékosság órajel és feszültség csökkentése tétlenség esetén hordozható számítógépekben hosszabb az üzemidő

System-on-a-chip Integrált áramkör x86-os processzormag memóriavezérlő bemeneti/kimeneti vezérlő AMD Geode

Flynn-taxonómia

Rendszerbusz(FSB) CPU és a rendszer többi része közti kommunikáció kétirányú elektronikus jelszállítás memória AGP videókártya PCI bővítőkártya merevlemez BIOS-memória stb. Six-Core AMD Opteron FSB 4800 MHz

Gyorsítótár(cache) leggyakrabban használt memóriahelyekről tárol másolatokat kis méretű gyors szintjei: –elsőszintű(Level 1, L1) –másodszintű(Level 2, L2) –harmadszintű(Level 3, L3) További információ:

Intel processzorok

Intel 4004 maximális órajel 740 kHz különálló program- és adattárolás egységes 4 bites multiplexert használ átvitelre: –12 bites címeket –8 bites utasításokat –4 bites adatszavakat utasításkészlete 46 utasítást tartalmaz (41 db 8 bit széles és 5 db 16 bit széles) regiszterkészlete 16 regisztert tartalmaz, 4 bites mind belső függvényverme 3 szint mély Intel 4004

Intel utasításra bővült az utasításkészlet 8 KB-ra bővült a memória 24-re bővült a regiszterek száma 8 szinttel bővült a verem Intel 4040

Intel bites adatbusz 14 bites címvezeték maximum 16 KB memóriát kezel maximális órajel 500 KHz 3300 tranzisztor Intel 8008

Intel címvonal 64 KB memóriát tud kezelni 8 biten végzett műveletet 8 bites belső busz órajele 2 MHz Intel 8080

Intel 8085 új utasítások több megszakításvonal 3, 5 és 6 MHz változatban készült tranzisztorból áll. Intel 8085

Intel bites belső és 16 bites külső adatbusz 20 bites címvezeték szegmentált memóriakezelés 1 MB memóriát tud kezelni 64 KB-os szegmensekben 2 mikronos technológiával készült 4, 5, 8 és 10 MHz-es Intel 8086

Intel bites külső adatbusz lehetővé tette az olcsó chipsetek alkalmazását 12.5 és 16 MHz-es tranzisztort tartalmaz Intel 8088

Intel iAPX ben jelent meg első 32 bites processzor három integrált áramkör 5,6 és 8 MHz-es órajel Intel iAPX 432

Intel 80186, ben jelent meg 8086 és 88-as továbbfejlesztése 16 bites belső és 8 külső adatbusz 8 új utasítás 6 MHz-es órajel Intel 80186

Intel bites védett mód címtartomány 16 MB-ra bővült task struktúrák kezelése Valós módban kompatibilis a 8086/8088-cal új utasítások Intel 80286

Intel első 32 bites processzor adat és címbusza is 32 bites 32 bites általános célú regiszterei magukba foglalják az előző generációk hasonló regisztereit virtuális üzemmód szegmentáló, lapozó memóriakezelés Intel 80386

Intel KB SRAM cache Integrált FPU gyorsabb lebegőpontos műveletek jobb MMU teljesítmény megcímezhető memória maximum 4 GB 66 MHz maximális órajel Intel 80486

Intel i860,i ben jelent meg csökkentett utasításkészletű verziói: –XR 25 és 40 MHz –XP 40 és 50 Mhz Intel i860 XR

Intel Pentium márc. 22-én jelent meg szuperskaláris architektúra 64 bites adatút MMX műveletek fajtái: –P5 5 V MHz –P54 3,3 V MHz –p54c 3,3 V MHz –p55c 2,8 V MHz –p55c(Tillamook) 1,8 V MHz Intel Pentium család

Intel Pentium MMX duál processzor támogatás elágazás-predikció szuperskaláris architektúra továbbfejlesztett lebegőpontos egység tápellátás-menedzselés különválasztott kód és adat cache 3,3 V bemeneti/kimeneti szint Intel Pentium MMX

Intel Pentium Pro Socket 370 fajtái: –Pentium Pro –Pentium II –Pentium III 150 MHz-1,5GHz